JP2016111273A - Solar cell module body and manufacturing method for the same, and solar cell module and manufacturing method for the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽電池モジュール本体およびその製造方法、ならびに太陽電池モジュールおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a solar cell module main body and a manufacturing method thereof, and a solar cell module and a manufacturing method thereof.
太陽電池モジュールは、太陽電池モジュール本体と、太陽電池モジュール本体を背面側から加熱する発熱体とを有する(例えば特許文献1参照)。発熱体は、太陽電池モジュール本体を背面側から加熱することで、太陽電池モジュール本体の受光面上の雪を融かす。 The solar cell module includes a solar cell module main body and a heating element that heats the solar cell module main body from the back side (see, for example, Patent Document 1). The heating element melts snow on the light receiving surface of the solar cell module body by heating the solar cell module body from the back side.
従来、太陽電池モジュール本体に対し発熱体が後付けされており、太陽電池モジュールの重さが重かった。また、発熱体が嵩張ったり、発熱体を取り付けるためのスペースが必要であったり、モジュール設置時の作業が煩雑になったりもしていた。 Conventionally, a heating element is retrofitted to the solar cell module body, and the weight of the solar cell module has been heavy. In addition, the heating element is bulky, a space for attaching the heating element is necessary, and the work at the time of installing the module is complicated.
そこで、太陽電池モジュールの軽量化やモジュール設置作業の効率化のため、太陽電池モジュール本体に発熱体を組み込むことが考えられる。この場合、太陽電池セルと発熱体とが接触し、導通しうる。 Therefore, it is conceivable to incorporate a heating element into the solar cell module body in order to reduce the weight of the solar cell module and improve the efficiency of the module installation work. In this case, the solar battery cell and the heating element come into contact with each other and can be conducted.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、太陽電池モジュールを軽量化でき、且つ太陽電池セルと発熱体との接触を抑制できる、融雪機能付きの太陽電池モジュール本体の製造方法の提供を主な目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a method for manufacturing a solar cell module body with a snow melting function, which can reduce the weight of the solar cell module and suppress contact between the solar cell and the heating element. Is the main purpose.
上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
受光面板と、太陽電池セルと、電気絶縁シートと、発熱体と、背面板とを、受光面側から背面側に向けてこの順で並べ、接着温度に加熱し、接着剤を用いて接着する工程を有し、
前記電気絶縁シートの耐熱温度が、前記接着温度よりも高い、太陽電池モジュール本体の製造方法が提供される。
In order to solve the above problems, according to one aspect of the present invention,
The light-receiving face plate, solar cells, electrical insulating sheet, heating element, and back plate are arranged in this order from the light-receiving face side to the back face, heated to the bonding temperature, and bonded using an adhesive. Having a process,
There is provided a method for manufacturing a solar cell module body, wherein the heat-resistant temperature of the electrical insulating sheet is higher than the adhesion temperature.
本発明の一態様によれば、太陽電池モジュールを軽量化でき、且つ太陽電池セルと発熱体との接触を抑制できる、融雪機能付きの太陽電池モジュール本体の製造方法が提供される。 According to one embodiment of the present invention, there is provided a method for manufacturing a solar cell module body with a snow melting function, which can reduce the weight of the solar cell module and can suppress contact between the solar cell and the heating element.
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。各図面において、同一の又は対応する構成には、同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。本明細書において、数値範囲を表す「〜」はその前後の数値を含む範囲を意味する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding components are denoted by the same or corresponding reference numerals, and description thereof is omitted. In this specification, “to” representing a numerical range means a range including numerical values before and after the numerical range.
図1は、本発明の一実施形態による太陽電池モジュール本体の製造方法を示すフローチャートである。図2は、図1の組立工程S11によって得られる組立体を分解して示す断面図である。図3は、図1の接着工程S12によって得られる太陽電池モジュール本体を示す断面図である。 FIG. 1 is a flowchart showing a method for manufacturing a solar cell module body according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an exploded cross-sectional view of the assembly obtained in the assembly step S11 of FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the solar cell module body obtained by the bonding step S12 of FIG.
太陽電池モジュール本体の製造方法は、図1に示すように、組立工程S11と、接着工程S12とを有する。 As shown in FIG. 1, the manufacturing method of a solar cell module body includes an assembly step S11 and an adhesion step S12.
組立工程S11では、図2に示すように、受光面板11と、太陽電池セル12と、電気絶縁シート13と、発熱体14と、背面板15とを、受光面10a側から背面10b側に向けてこの順で並べ、組立体16を製造する。
In the assembly step S11, as shown in FIG. 2, the light receiving
組立体16は、例えば、受光面板11と、第1接着シート21と、太陽電池セル12と、第2接着シート22と、電気絶縁シート13と、第3接着シート23と、発熱体14と、第4接着シート24と、背面板15とを、受光面10a側から背面10b側に向けてこの順で有する。
The
接着工程S12では、組立体16を接着温度に加熱し、組立体16の構成部品(受光面板11、太陽電池セル12、電気絶縁シート13、発熱体14、背面板15)を接着剤で接着する。接着工程S12では、ラミネート機またはプレス機を用いて組立体16を積層方向に挟圧してよい。接着工程S12は、150〜170℃の温度、15〜40分の時間をかけて加圧条件下行われる。
In the bonding step S12, the
接着剤は、受光面板11を透過した光が太陽電池セル12に取り込まれるように、透光性を有する。接着剤は、EVA(Ethylene Vinyl Acetate:エチレン−酢酸ビニル共重合体)、PVA(ポリビニルアセタール樹脂)、EEA(エチレン−アクリル酸エステル共重合体)、オレフィン系樹脂などの熱可塑性樹脂、場合によっては熱硬化性樹脂により形成されるが、入手が容易であることからEVAが好適に使用される。太陽電池モジュールの接着に使用されるEVAの融点は約70〜100℃である。
The adhesive has translucency so that light transmitted through the light receiving
接着剤として、第1接着シート21、第2接着シート22、第3接着シート23、第4接着シート24が用いられる。これらの接着シートは、異なる材料で形成されてもよいが、同じ材料で形成されてよい。後者の場合、接着条件の条件出しが容易である。また、後者の場合、これらの接着シートが一体化することで接着層17が得られる。
As the adhesive, the first
接着工程S12によって、図3に示す太陽電池モジュール本体10が得られる。
The solar cell module
太陽電池モジュール本体10は、受光面板11と、太陽電池セル12と、電気絶縁シート13と、発熱体14と、背面板15とを、受光面10a側から背面10b側に向けてこの順で有する。受光面板11と背面板15とは接着層17によって接着され、接着層17の内部に、太陽電池セル12と、電気絶縁シート13と、発熱体14とが封止される。尚、電気絶縁シート13は受光面板11や背面板15と同じ大きさでもよく、電気絶縁シート13の側面は露出していてもよい。
The solar
受光面板11は、太陽電池セル12を基準として、受光面10a側に配される板のことである。受光面板11は、太陽光に対して透光性を有する。受光面板11を透過した光が、太陽電池セル12に取り込まれる。受光面板11の受光面には反射防止膜が形成されてもよい。受光面板11における光反射が低減でき、太陽光の取り込み効率が向上できる。
The light
受光面板11は、例えばガラス板および樹脂板のいずれでもよいが、防水性や防火性、耐久性などの観点から、ガラス板であることが好ましい。受光面板11としてのガラス板は、未強化ガラス、強化ガラスのいずれでもよい。
The light-receiving
太陽電池セル12は、受光面板11と背面板15との間に配設され、光エネルギーを電気エネルギーに変換する。太陽電池セル12は、シリコン系、化合物系、有機系などのいずれでもよい。太陽電池セル12は1つの太陽電池モジュール本体10に複数備えられてよく、複数の太陽電池セル12は直列や並列に接続される。
The
背面板15は、太陽電池セル12を基準として、背面10b側に配される板のことである。背面板15は、防水性などを有する。背面板15は、透光性を有しても有しなくてもよい。背面板15は、例えばガラス板および樹脂板のいずれでもよいが、軽量性などの観点から、樹脂板や厚みが2mm以下の薄板ガラスであることが好ましい。背面板15は、配線用の穴の加工性の観点からは、樹脂板であることが好ましい。
The
発熱体14は、通電によって発熱し、受光面10a上の雪を融かす。発熱体14は、雪の降らない夏場には使用されない。太陽電池セル12の温度が低いほど、太陽電池セル12の発電効率が高いためである。
The
発熱体14は、例えば降雪センサの検知結果に基づいて作動させられる。降雪センサは、太陽電池モジュール付近の降雪状態(積雪状態を含む)を検知する。降雪センサとしては、一般的なものが使用できる。例えば、降雪センサは、雪の重量による圧力を検知するもの、雪によって反射される赤外線を検知するもの、雪を融かして水分を検知するものなどがある。水分を検知する場合、外気温に基づいて、雨と雪の判別がなされる。
The
発熱体14は、作動時に、例えば発熱体14の温度が設定温度になるように制御される。その制御は、フィードバック制御、フィードフォワード制御のいずれでもよい。
The
発熱体14は、面状発熱体であってよい。面状発熱体であると、熱を均一化するための機構(均熱板等)が不要であり、好ましい。面状発熱体は、導電性繊維を含む編織物で形成された発熱部と、この発熱部を通電するための電極部とを有する。面状発熱体が編織物の構成を有し柔軟であることにより、太陽電池モジュール本体が風等により繰り返し変形される場合に発熱部が断線して発熱しなくなるリスクを大幅に低減できる。また導電性繊維の一部が断線したとしても、発熱機能が損なわれることが無い。
The
導電性繊維は、有機繊維と、この有機繊維の表面を被覆するカーボンナノチューブとを含む。カーボンナノチューブは導電層を形成する。カーボンナノチューブの割合は、有機繊維への付着性、導電発熱性などの点から、有機繊維100質量部に対して、0.1〜50質量部であることが好ましい。 The conductive fiber includes an organic fiber and a carbon nanotube that covers the surface of the organic fiber. Carbon nanotubes form a conductive layer. The proportion of the carbon nanotubes is preferably 0.1 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the organic fiber from the viewpoints of adhesion to the organic fiber and conductive heat generation.
有機繊維は、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂及びアクリル系樹脂からなる群から選択された少なくとも一種で構成されてもよい。カーボンナノチューブの付着性、耐屈曲疲労性が良好である。 The organic fiber may be composed of at least one selected from the group consisting of a polyester resin, a polyamide resin, a polyolefin resin, and an acrylic resin. Adhesion and resistance to bending fatigue of carbon nanotubes are good.
導電性繊維は、しなやかさ及び柔軟性の観点から、単糸繊度11dtex以下のマルチフィラメント糸又は紡績糸を含むことが好ましい。 The conductive fiber preferably contains a multifilament yarn or spun yarn having a single yarn fineness of 11 dtex or less from the viewpoint of flexibility and flexibility.
導電性繊維は、マルチフィラメント糸や紡績糸などの複合糸を含む場合、複合糸の表面の60%以上をカバーする被覆率で導電層(カーボンナノチューブ)が付着しているのが好ましい。 When the conductive fiber includes a composite yarn such as a multifilament yarn or a spun yarn, it is preferable that the conductive layer (carbon nanotube) is attached with a covering ratio that covers 60% or more of the surface of the composite yarn.
導電性繊維は、複合糸の内部にカーボンナノチューブを付着させるためには、有機繊維に振動を与えながら、カーボンナノチューブを含む分散液中に有機繊維を浸漬してもよい。 In order for the conductive fibers to adhere the carbon nanotubes inside the composite yarn, the organic fibers may be immersed in a dispersion containing the carbon nanotubes while vibrating the organic fibers.
導電性繊維の20℃における線電気抵抗値は、導電発熱性の観点から、1×10−1〜1×105Ω/cm程度であってもよい。 The line electrical resistance value at 20 ° C. of the conductive fiber may be about 1 × 10 −1 to 1 × 10 5 Ω / cm from the viewpoint of conductive heat generation.
導電性繊維は、導電性繊維同士の接触通電を抑制する観点から、カーボンナノチューブ(または導電層)の上に、電極部との接触部分を除いて、絶縁層を形成してもよい。 The conductive fiber may form an insulating layer on the carbon nanotube (or conductive layer) except for the contact portion with the electrode portion from the viewpoint of suppressing contact current between the conductive fibers.
編織物は、絶縁性繊維で構成された経糸と導電性繊維で構成された緯糸とで構成された織布であってもよい。絶縁性繊維としては、導電性繊維に含まれる有機繊維を用いることができる。緯糸として導電性繊維を使用し、かつ経糸として絶縁性繊維を使用すると、カーボンナノチューブの脱落が抑制できる。 The knitted fabric may be a woven fabric composed of warps composed of insulating fibers and weft composed of conductive fibers. As the insulating fiber, an organic fiber contained in the conductive fiber can be used. When conductive fibers are used as the wefts and insulating fibers are used as the warps, the carbon nanotubes can be prevented from falling off.
尚、本実施形態の発熱体14は、図3に示すように、接着剤(詳細には第4接着シート24)によって背面板15と接着されるが、背面板15に導電材料を成膜して形成されてもよい。この場合、第4接着シート24が不要であるので、太陽電池モジュール本体10が薄型化できる。
As shown in FIG. 3, the
また、本実施形態の発熱体14は、加熱ムラを抑制するため、面状発熱体が好ましいが、網目状発熱体、棒状発熱体などでもよい。
The
電気絶縁シート13は、太陽電池セル12と発熱体14との間に配される。電気絶縁シート13は、体積抵抗率が1012Ω・cm以上(23℃、50%RH)であることが好ましい。電気絶縁シート13は、例えば接着剤(詳細には第3接着シート23)によって発熱体14と接着される。電気絶縁シート13は、樹脂、ガラスのいずれで形成されてもよい。電気絶縁シート13は単層、複層のいずれでもよい。電気絶縁シート13は、透明、不透明のいずれでもよい。
The electrical insulating
電気絶縁シート13の耐熱温度は、接着温度よりも高い。接着工程S12における加熱と圧縮により接着剤は流動しうる。太陽電池セル12と発熱体14の間の接着剤(図2における第2接着シート22、第3接着シート23)も融点以上の加熱により流動するため、従来は太陽電池セル12と発熱体14とが接触する可能性があった。本実施形態によれば、電気絶縁シート13の存在により、発熱体14と太陽電池セル12との接触が防止できる。
The heat resistance temperature of the electrical insulating
電気絶縁シート13の耐熱温度とは、電気絶縁シート13が形を保つことができる上限温度(太陽電池モジュールの製造の際に、破損等が起きる可能性の無い上限温度)をいう。
The heat resistant temperature of the electrical insulating
電気絶縁シート13が樹脂で形成される場合、その耐熱温度は樹脂の融点である。樹脂としては、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)などが挙げられる。PETの融点は約260℃である。
When the electrical insulating
電気絶縁シート13がガラスで形成される場合、その耐熱温度は軟化点である。ガラスとしては、例えばソーダライムガラス、アルミノシリケートガラス、無アルカリガラスなどが挙げられる。例えば、ソーダライムガラスの軟化点は約730℃である。
When the electrical insulating
尚、本実施形態の電気絶縁シート13は、図3に示すように、接着剤(詳細には第3接着シート23)によって発熱体14と接着されるが、発熱体14が面状発熱体である場合、面状発熱体に電気絶縁材料を成膜して形成されてもよい。この場合、第3接着シート23が不要であるので、太陽電池モジュール本体10が薄型化できる。
As shown in FIG. 3, the electrical insulating
図4は、本発明の一実施形態による太陽電池モジュールを示す断面図である。太陽電池モジュール30は、例えば、太陽電池モジュール本体10と、フレーム31と、梁32と、端子ボックス33とを有する。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a solar cell module according to an embodiment of the present invention. The solar cell module 30 includes, for example, the solar cell module
フレーム31は、太陽電池モジュール本体10の外周部を支持することで、風圧などの外力による太陽電池モジュール本体10の変形を抑制する。フレーム31は、内周面に溝31aを有する。溝31aの内部に、固定部材34によって太陽電池モジュール本体10の外周部が固定される。
The
溝31aの内部に発熱体14の一部が配される。発熱体14が太陽電池モジュール本体10に組み込まれているため、従来のように発熱体が太陽電池モジュール本体の背面側に配される場合と異なり、発熱体14がフレーム31を避ける必要がない。フレーム31が加熱でき、フレーム31上の雪が融雪できる。
A part of the
梁32は、フレーム31に連結される。梁32は、太陽電池モジュール本体10の背面に取り付けられ、風圧などの外力による太陽電池モジュール本体10の変形を抑制する。
The
平面視(受光面10aや背面10bに対して垂直な方向視)において、発熱体14の一部と梁32の少なくとも一部とが重なる。発熱体14が太陽電池モジュール本体10に組み込まれているため、従来のように発熱体が太陽電池モジュール本体の背面側に配される場合と異なり、発熱体が梁を避ける必要がない。平面視において梁32の位置に発熱体14が配置でき、受光面10aが均一に加熱できる。
In plan view (viewed in a direction perpendicular to the
端子ボックス33は、太陽電池モジュール本体10の背面10bに取り付けられる。端子ボックス33は、太陽電池モジュール本体10と外部機器(例えば別の太陽電池モジュール本体)とを電気的に接続する接続端子を収容する。
The
平面視において、発熱体14の一部と端子ボックス33の少なくとも一部とが重なる。発熱体14が太陽電池モジュール本体10に組み込まれているため、従来のように発熱体が太陽電池モジュール本体の背面側に配される場合と異なり、発熱体が端子ボックスを避ける必要がない。平面視において端子ボックス33の位置に発熱体14が配置でき、受光面10aが均一に加熱できる。そのため、受光面上の端子ボックスに対応する個所に雪が残ることが無くなり、発電効率が向上する。
In plan view, a part of the
以上、太陽電池モジュール本体およびその製造方法、太陽電池モジュールおよびその製造方法の実施形態などについて説明したが、本発明は上記実施形態などに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。 The solar cell module main body and the manufacturing method thereof, the solar cell module and the manufacturing method thereof, and the like have been described above. However, the present invention is not limited to the above embodiment and the like, and the present invention described in the claims. Various modifications and improvements are possible within the scope of the gist.
10 太陽電池モジュール
10a 受光面
10b 背面
11 受光面板
12 太陽電池セル
13 電気絶縁シート
14 発熱体
15 背面板
16 組立体
17 接着層
21 第1接着シート
22 第2接着シート
23 第3接着シート
24 第4接着シート
30 太陽電池モジュール
31 フレーム
31a 溝
32 梁
33 端子ボックス
DESCRIPTION OF
Claims (24)
前記電気絶縁シートの耐熱温度が、前記接着温度よりも高い、太陽電池モジュール本体の製造方法。 The light-receiving face plate, solar cells, electrical insulating sheet, heating element, and back plate are arranged in this order from the light-receiving face side to the back face, heated to the bonding temperature, and bonded using an adhesive. Having a process,
The manufacturing method of the solar cell module main body whose heat-resistant temperature of the said electric insulation sheet is higher than the said adhesion temperature.
前記導電性繊維が、有機繊維と、前記有機繊維の表面を被覆するカーボンナノチューブとを含む、請求項4に記載の太陽電池モジュール本体の製造方法。 The planar heating element has a heating part formed of a knitted fabric containing conductive fibers, and an electrode part for energizing the heating part,
The manufacturing method of the solar cell module main body of Claim 4 with which the said electroconductive fiber contains an organic fiber and the carbon nanotube which coat | covers the surface of the said organic fiber.
請求項1〜8のいずれか1項に記載の製造方法を用いる、太陽電池モジュールの製造方法。 A solar cell module manufacturing method comprising a solar cell module main body and a frame that supports the outer periphery of the solar cell module main body,
The manufacturing method of a solar cell module using the manufacturing method of any one of Claims 1-8.
前記溝の内部に前記発熱体の一部が配される、請求項9に記載の太陽電池モジュールの製造方法。 The frame has, on an inner peripheral surface, a groove in which an outer peripheral portion of the solar cell module body is disposed,
The method for manufacturing a solar cell module according to claim 9, wherein a part of the heating element is disposed inside the groove.
前記梁は、前記太陽電池モジュール本体の背面に取り付けられ、
平面視において、前記発熱体の一部が、前記梁の少なくとも一部と重なる、請求項9または10に記載の太陽電池モジュールの製造方法。 A beam connected to the frame;
The beam is attached to the back surface of the solar cell module body,
The method for manufacturing a solar cell module according to claim 9 or 10, wherein a part of the heating element overlaps at least a part of the beam in a plan view.
前記端子ボックスは、前記太陽電池モジュール本体の背面に取り付けられ、
平面視において、前記発熱体の一部が、前記端子ボックスの少なくとも一部と重なる、請求項9〜11のいずれか1項に記載の太陽電池モジュールの製造方法。 A terminal box for accommodating a connection terminal for connecting the solar cell module body and an external device;
The terminal box is attached to the back surface of the solar cell module body,
The method for manufacturing a solar cell module according to any one of claims 9 to 11, wherein a part of the heating element overlaps at least a part of the terminal box in plan view.
前記電気絶縁シートの耐熱温度が、前記接着温度よりも高い、太陽電池モジュール本体。 The light-receiving face plate, solar cells, electrical insulation sheet, heating element, and back plate are arranged in this order from the light-receiving face side to the back side, heated to the bonding temperature, and bonded using an adhesive. And
The solar cell module main body whose heat-resistant temperature of the said electrical insulation sheet is higher than the said adhesion temperature.
前記導電性繊維が、有機繊維と、前記有機繊維の表面を被覆するカーボンナノチューブとを含む、請求項16に記載の太陽電池モジュール本体。 The planar heating element has a heating part formed of a knitted fabric containing conductive fibers, and an electrode part for energizing the heating part,
The solar cell module main body according to claim 16, wherein the conductive fiber includes an organic fiber and a carbon nanotube covering a surface of the organic fiber.
前記太陽電池モジュール本体の外周部を支持するフレームとを有する太陽電池モジュール。 The solar cell module main body according to any one of claims 13 to 20,
The solar cell module which has a frame which supports the outer peripheral part of the said solar cell module main body.
前記溝の内部に前記発熱体の一部が配される、請求項21に記載の太陽電池モジュール。 The frame has, on an inner peripheral surface, a groove in which an outer peripheral portion of the solar cell module body is disposed,
The solar cell module according to claim 21, wherein a part of the heating element is disposed inside the groove.
前記梁は、前記太陽電池モジュール本体の背面に取り付けられ、
平面視において、前記発熱体の一部が、前記梁の少なくとも一部と重なる、請求項21または22に記載の太陽電池モジュール。 A beam connected to the frame;
The beam is attached to the back surface of the solar cell module body,
The solar cell module according to claim 21 or 22, wherein a part of the heating element overlaps at least a part of the beam in plan view.
前記端子ボックスは、前記太陽電池モジュール本体の背面に取り付けられ、
平面視において、前記発熱体の一部が、前記端子ボックスの少なくとも一部と重なる、請求項21〜23のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。 A terminal box for accommodating a connection terminal for connecting the solar cell module body and an external device;
The terminal box is attached to the back surface of the solar cell module body,
The solar cell module according to any one of claims 21 to 23, wherein a part of the heating element overlaps at least a part of the terminal box in a plan view.
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